Question

7．納米材料二氧化鈦（TiO₂）可做優(yōu)良的催化劑．
I．工業(yè)上氧化鈦的制備方法：
①將干燥后的金紅石（主要成分為TiO₂，主要雜質SiO₂）與碳粉混合裝入清華路中，在高溫下通入Cl₂反應，制得混有SiCl₄雜質的TiCl₄
②將SiCl₄分離，得到純凈的TiCl₄．
③在TiCl₄中加水、加熱，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O．
④TiO₂•xH₂O高溫分解得到TiO₂．
（1）根據資料卡片中信息判斷，分離TiCl₄與SiCl₄的混合物所采取的操作名稱是蒸餾．
（2）③中反應的化學方程式是TiCl₄+（x+2）H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
Ⅱ．據報道：能“吃廢氣”的“生態(tài)馬路”是在鋪設時加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽光照射后，產生的電子被空氣或水中的氧獲得，生成H₂O₂．其過程大致如下：
a．O₂→2O    b．O+H₂O→2OH    c．OH+OH→H₂O₂
（3）b中破壞的是極性共價鍵（填“極性共價鍵”或“非極性共價鍵”）
（4）H₂O₂能清除路面空氣中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的氧化性 （填“氧化性”或“還原性”）．
Ⅲ．某研究小組用下列裝置模擬“生態(tài)馬路”清除CO的原理．（夾持裝置已略去）

（5）如緩慢通入22.4L（已折算成標準狀況）CO氣體，結果NaOH溶液增重16.5g，則CO的轉化率為37.5%．
（6）當CO氣體全部通入后，還要通一會兒空氣，其目的是將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差．

Answer 1

分析 （1）根據資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點、沸點判斷TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)，分離沸點相差較大的互溶液體常采取蒸餾方法；
（2）由信息可知TiCl₄與水在加熱條件下，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O與HCl；
（3）由2O+H₂O→2OH，可知水中O-H鍵斷裂．非金屬元素之間一般形成極性鍵；
（4）C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強氧化性；
（5）NaOH溶液增重16.5g為吸收的CO₂質量，根據碳元素守恒可知，轉化率的CO的物質的量等于CO₂的物質的量為$\frac{16.5g}{44g/mol}$=0.375mol，依據轉化率概念計算得到；
（6）裝置中有殘留的二氧化碳氣體，通一會空氣的目的是趕凈裝置中 的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，減少測定誤差．

解答 解：（1）根據資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點、沸點可知，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)是液態(tài)，分離沸點相差較大的互溶液體常采取蒸餾方法，
故答案為：蒸餾；
（2）由信息可知TiCl₄與水在加熱條件下，水解得到沉淀TiO₂•xH₂O與HCl，反應方程式為：TiCl₄+（x+2）H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（3）由2O+H₂O→2OH，可知水中O-H鍵斷裂，O-H鍵屬于極性共價鍵，故答案為：極性共價鍵；
（4）C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強氧化性，H₂O₂能氧化C_xH_y、CO等，清除路面空氣中的C_xH_y、CO等，故答案為：氧化性；
（5）22.4L（已折算成標準狀況）CO氣體的物質的量為 $\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，NaOH溶液增重16.5g為吸收的CO₂質量，根據碳元素守恒可知，轉化率的CO的物質的量等于CO₂的物質的量為$\frac{16.5g}{44g/mol}$=0.375mol，所以CO的轉化率為$\frac{0.375mol}{1mol}$×100%=37.5%，故答案為：37.5%；
（6）裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會兒空氣，將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差，
故答案為：將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差．

點評 本題考查學生閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作、對實驗原理裝置的理解等，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．